對(duì)流傳熱系數(shù)

第三節(jié)對(duì)流傳熱回憶：什么是對(duì)流傳熱？強(qiáng)制對(duì)流----湍流流動(dòng)的流體與外界的傳熱自然對(duì)流----靜止流體、層流流動(dòng)流體與外界的傳熱對(duì)流傳熱系數(shù)，W/m2K邊界層是對(duì)流傳熱的主要熱阻所在。ttwQ牛頓冷卻定律：

流向近壁面?zhèn)鳠岱糯髨D第三節(jié)對(duì)流傳熱獲得的主要方法：理論分析法解析求解、數(shù)值求解實(shí)驗(yàn)法：半理論半經(jīng)驗(yàn)方法，是目前的主要方法。牛頓冷卻定律：一、實(shí)驗(yàn)法求影響的因素主要有：

1.引起流動(dòng)的原因：自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流2.流動(dòng)型態(tài)：層流或湍流3.流體的性質(zhì)：、、cp、等4.傳熱面的形狀、大小、位置：如圓管與平板、垂直與水平、管內(nèi)與管外等5.有相變與無相變：cp或汽化潛熱r量綱分析法：回憶第一章有關(guān)內(nèi)容

用量綱分析法、再結(jié)合實(shí)驗(yàn)，建立經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。定理：一、實(shí)驗(yàn)法求------格垃曉夫數(shù)Gr是雷諾數(shù)的一種變形，相當(dāng)于自然對(duì)流時(shí)的“雷諾數(shù)”無因次數(shù)群：-----努塞爾數(shù)，表示導(dǎo)熱熱阻與對(duì)流熱阻之比-----普朗特?cái)?shù)，反映物性的影響。一般地，氣體的Pr<1，液體的Pr>1一、實(shí)驗(yàn)法求故定性溫度：確定物性的溫度，有兩種主體平均溫度

膜溫二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式（一）

無相變時(shí)當(dāng)Gr>25000，需考慮自然對(duì)流對(duì)傳熱的影響，式（5-65）乘上一個(gè)大于1的校正系數(shù)：1、管內(nèi)層流時(shí)0.6<Pr<6700，Gr<25000（自然對(duì)流影響可以忽略），溫差（壁溫與流體主體溫度之差）不大。使用范圍為：

管子的進(jìn)口段，恒壁溫、Re<2300、思考：為什么需乘上一個(gè)大于1的校正系數(shù)？---傳熱主要以導(dǎo)熱方式為主（有時(shí)有自然對(duì)流）二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式2、管內(nèi)湍流（5-63）熟記、常用二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式2、管內(nèi)湍流（式5-63）思考1：與u、d有何比例關(guān)系？思考2：為什么加熱時(shí)n取0.4，冷卻時(shí)取0.3？∵氣體的Pr<1，液體的Pr>1等溫液體被加熱或氣體被冷卻液體被冷卻或氣體被加熱速度分布時(shí)，變大時(shí)，變小Why？Why？因?yàn)椋汗軆?nèi)未充分發(fā)展，層流底層較薄，熱阻較小。

若不滿足適用范圍時(shí)，需修正：

（1）對(duì)于短管，L/d<50乘上一個(gè)大于1的校正系數(shù)，見圖5-25（2）當(dāng)壁面與流體主體溫差較大時(shí)，需引入一個(gè)校正項(xiàng)：教材式（5-64）（5）非圓形管的強(qiáng)制湍流：上式仍可使用，但需將d換成de（4）彎管內(nèi)：乘上一個(gè)大于1的校正系數(shù)：式（5-68）（3）過渡流：乘上一個(gè)小于1的校正系數(shù)：式（5-67）Why？二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式3、管外強(qiáng)制對(duì)流（3）流體在管殼間的對(duì)流傳熱：IIIIII（1）流體橫向流過單管傳熱：見圖5－27（2）流體橫向流經(jīng)管束（管簇）的傳熱：處處不同，需平均。式（5-71）有擋板，Re>100即可達(dá)到湍流。式（5-72）二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式4、自然對(duì)流（大空間）C、n為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。

式（5-75）二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式（二）有相變豎直壁面：先層流，后湍流

層流：式（5-79）、式（5-79b）湍流：式（5-82）1、冷凝傳熱

膜狀冷凝：液膜是主要熱阻水平圓管外：層流：式（5-80）水平管束：膜狀冷凝傳熱的強(qiáng)化：減薄冷凝液液膜厚度；選擇正確的蒸汽流動(dòng)方向；在傳熱面上垂直方向上刻槽或安裝若干條金屬絲等；用過熱蒸汽；及時(shí)排放不凝性氣體。第一排的與單管相似，第二排的比第一排小，第三排的比第二排小，……若干排后，基本上不變。平均比單排的?。ㄊ?-80與5-80a對(duì)比）。膜狀冷凝：二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式2、沸騰傳熱（大容積）（1）產(chǎn)生沸騰現(xiàn)象的必要條件：液體過熱、

有汽化核心（2）沸騰傳熱機(jī)理：氣泡的不斷形成、長大、脫離壁面，熱量隨氣泡被帶入液體內(nèi)部；同時(shí)引起液體的攪動(dòng)。二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式（3）大容積沸騰傳熱的沸騰曲線twts沸騰曲線過熱度不大，氣泡沒有；

膜狀沸騰

自然對(duì)流核狀沸騰工業(yè)上常用二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式（4）核狀沸騰傳熱系數(shù)的主要影響因素：

表面粗糙度：粗糙表面大，但粗糙度達(dá)到一定極限后，就基本上沒影響了。過熱度：與t的2～3次方成正比。二、各種情形下的經(jīng)驗(yàn)式對(duì)流傳熱系數(shù)小結(jié)注意經(jīng)驗(yàn)式的適用范圍、定性溫度、定性尺寸的數(shù)量級(jí)空氣中水中總之：油類中返回目錄第六節(jié)輻射傳熱一、基本概念1、什么是輻射傳熱？2、吸收率、發(fā)射率、透過率熱輻射線波長在0.4m~40m，主要有可見光、紅外線靠電磁波傳熱的方式，稱為～。自然界中凡是溫度在0K以上的物體，都會(huì)不停地向四周發(fā)射熱輻射能。3．黑體、白體、透熱體、灰體灰體----以相同的吸收率吸收所有波長的熱輻射能的物體。工業(yè)用的大多數(shù)固體材料可近似為灰體。----透熱體，如單原子或?qū)ΨQ雙原子構(gòu)成的氣

體（He，

H2，O2

等）吸收率A＝1反射率R＝1透過率D＝1----絕對(duì)黑體，如沒有光澤的黑漆----絕對(duì)白體或鏡體，如十分光亮的金屬如圖可見，實(shí)際物體的輻射特性曲線過于復(fù)雜，工程上為方便處理，以灰體近似替代實(shí)際物體。?。?！注意：灰體是一種假想體。二、物體的輻射（發(fā)射）能力輻射能力：單位時(shí)間、單位面積上對(duì)所有波長輻射線的輻射

能量，用E表示，單位W/m2。又稱發(fā)射能力。根據(jù)普朗克量子理論，有

1、黑體的輻射能力Eb所有物體中，黑體的發(fā)射能力最強(qiáng)。---斯蒂芬—波爾茨曼定律

二、物體的輻射（發(fā)射）能力----黑度（或輻射率）屬物性，與材料性質(zhì)和溫度、濃度等有關(guān)3、與A的關(guān)系-----克?；舴蚨?、灰體的輻射能力E灰體

黑體T1T2EEbAEb

T

T比黑體的小。對(duì)虛線所示面能量衡算：如圖兩壁面無限大且相距很近。注意：只是數(shù)值上相等發(fā)射能力強(qiáng)的吸收能力也強(qiáng)三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率如圖兩物體之間的輻射傳熱量QAB不僅與兩物體的發(fā)射能力有關(guān)，還與兩者的相互位置、周圍環(huán)境的對(duì)其輻射有關(guān)，很復(fù)雜。本節(jié)重點(diǎn)討論兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率的計(jì)算。QAB環(huán)境環(huán)境三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率影響角系數(shù)的因素：兩物體間的距離r、兩物體表面積A、兩物體的放置角度θ等。1、角系數(shù)輻射能被攔截的百分?jǐn)?shù)，用12、

21表示可以證明：三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率思考2：如圖，兩相距很近的無限大平板，角系數(shù)為多少？思考1：如圖，由N個(gè)面組成的閉合體，任一面的所有角系數(shù)之和為多少？三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率----投入輻射,W/m2-----有效輻射，

W/m22、幾個(gè)概念物體與環(huán)境交換的熱量物體環(huán)境三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率3、對(duì)兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率Q1-2：對(duì)灰體1（灰體2）表面作熱量衡算，有：J1G1三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率對(duì)灰體1與灰體2之間的任一面作熱量衡算，有：表面熱阻表面熱阻J1J2空間熱阻加和定理三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率（式5-98，式5-102）三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率（式5-98，式5-102）1-2=1，A1=A2=A小1-2=1，（式5-97）具體地：1-2=1，（式5-101）A1=A小三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率思考：如圖所示，寫出兩無限大平行平板之間平行插入第三塊板時(shí)的輻射傳熱量計(jì)算式。表面熱阻空間熱阻空間熱阻表面熱阻表面熱阻表面熱阻三、兩灰體組成的封閉體系的輻射傳熱速率對(duì)照：兩無限大平行平板之間的輻射傳